71. Коло змінного струму з опором, індуктивністю і ємністю. Векторні діаграми. Закон Ома для кола змінного струму. Резонанс напруг і струмів.

Коло з активним опором. Роздивимося коло змінного струму з одним опором r (рис.3.11): .

Струм у колі за законом Ома:                       .      Висновок: струм і напруга у колі збігаються за фазою. Розділивши праву і ліву частини виразу   на  , одержимо закон Ома для діючих значень  , тобто для активного опору закон Ома застосовується і для миттєвих, і для діючих значень струму і напруги.   На рис.3.12 приведені графіки струму і напруги. Векторна діаграма напруги і струму в колі з опором приведена на рис. Активний опір змінного струму завжди трохи більше омічного  опору постійного струму. Це пояснюється тим, що змінний струм частково витісняється від центру провідника до зовнішньої поверхні (поверхневий ефект або скін-ефект). Це призводить до неповного використання перерізу провідника – він ніби зменшується, а, отже, опір провідника збільшується.

Резонанс напруг можливий у нерозгалуженій ділянці ланцюга, схема якого містить індуктивний L, ємнісний С и резистивный R елементи, тобто в послідовному коливальному контурі. Назва "резонанс напруг" відбиває рівність діючих значень напруг на ємнісному й індуктивному елементах при протилежних фазах, на якій обрана початкова фаза напруги. Величина має розмірність Ом і називається характеристичним опором коливального контуру. Відношення напруги на індуктивному або ємнісному елементах при резонансі до напруги U між висновками контуру, рівна відношенню характеристичного опору до опору резистивного елемента, визначає резонансні властивості коливального контуру й називається добротністю контуру Резонанс струмів спостерігається у колі з паралельним з’єднанням індуктивних та ємнісних елементів (паралельний коливальний контур). Частоти, на яких спостерігається явище резонансу називають резонансними частотами.

72. Робота і потужність зміного струму.

Потужність електричного струму — фізична величина, що характеризує швидкість передачі або перетворення електричної енергії.

Буває 3.1 Активна потужність 3.2 Реактивна потужність 3.3 Повна потужність 3.4 Комплексна потужність 3.5 Неактивна потужність

Роботу, яку виконує джерело струму з ЕРС, визначають за формулою: Енергія джерела струму перетворюється частково або повністю у внутрішню енергію провідника або в механічну енергію. Скориставшись законом Ома, роботу можна виразити через силу струму або напругу: Потужність електричного струму дорівнює відношенню роботи А до часу t, протягом якого вона виконується: Одиницею потужності в СІ є Ват (Вт). Якщо по провіднику проходить струм, то провідник нагрівається. Англійський вчений Дж. П. Джоуль і російський вчений Е. Х. Ленц встановили закон (Джоуля – Ленца): кількість теплоти, що виділяється в провіднику зі струмом, пропорційна силі струму, напрузі і часу проходження струму: При відсутності сторонніх сил: 

73.Будова та принцип дії трансформатора. Застосування трансформаторів у техніці. Проблема переносу та розподілу електроенергії на відстань.

Трансформа́тор — пристрій, що використовується для перетворення електричної енергії одного рівня напруги в електричну енергію іншого рівня напруги. Найпростіший трансформатор складається з обмоток на спільному осерді. Одна з обомоток під'єднана до джерела змінного струму. Ця обмотка називається первинною. Інша обмотка, вторинна, служить джерелом струму для навантаження. Створений струмом у первинній обмотці змінний магнітний потік викликає появу е.р.с. у вторинній обмотці, оскільки обидві обмотки мають спільне осердя. Співвідношення е.р.с. у вторинній обмотці й напруги на первинній залежить від кількості витків у обох обмотках. В ідеальному випадку , де індексом P позначені величини, що стосуються первинної обмотки, а індексом S — відповідні величини для вторинної обмотки, U — напруга, N — кількість витків, I — сила струму. Таким чином, перетворення напруги й сили струму в трансформаторів визначається кількістю витків у первинній та вторинній обмотках. Напруга пропорційна кількості витків, тоді як сила струму обернено пропорційна їй. У реальних трансформаторах енергія не передається від первинного кола до вторинного без втрат. Існує низка фізичних причин, що їх зумовлюють. Однією з причин втрат є активний опір обмоток. При протіканні струму через трансформатор, він нагрівається і віддає тепло оточенню. При високій частоті опір збільшується завдяки скін-ефекту та ефекту близкості, які зменшують площу перерізу провідника, через який протікає струм. Ще одна причина втрат - перемагнічування осердя завдяки гістерезису. Ці втрати для конкретної речовини осердя пропорційні частоті й залежать від пікового потоку магнітного поля через осердя. Інше причина втрат - струми Фуко. Змінне магнітне поле в осерді породжує змінне вихрове електричне поле, яке викликає додаткові вихрові струми, що теж призводять до нагрівання. Для зменшення струмів Фуко осердя виготовляють із тонких пластинок, оскільки втрати, пов'язані зі струмами Фуко, обернено квадратично залежать від товщини матеріалу.